Eksperiment viser, hvordan ormeværter og tilhørende mikrobiom i fællesskab bidrager til miljøtilpasning

Introduktion:

Mange dyr, inklusive orme, bærer samfund af symbiotiske mikroorganismer, kendt som mikrobiomet, som interagerer med deres værts fysiologi, adfærd og økologi. Disse mikroorganismer giver værten forskellige fordele, såsom at hjælpe med næringsstofoptagelse, forsvar mod patogener og tilpasning til specifikke miljøer. Mens betydningen af ​​mikrobiomet i individuelle værter er blevet bredt undersøgt, er det stadig uudforsket at forstå, hvordan de i fællesskab bidrager til værtens samlede succes i forskellige miljøer.

Eksperimentel tilgang:

For at undersøge, hvordan ormeværter og deres tilknyttede mikrobiom i fællesskab bidrager til miljøtilpasning, udførte vi et eksperiment med modelorganismen Caenorhabditis elegans (C. elegans) og dens bakterielle symbiont Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). Vi etablerede kontrollerede miljøer, der simulerede to forskellige habitater:det ene efterligner et uberørt miljø, og det andet ligner et forurenet sted.

Behandlinger og eksperimentelt design:

Vi opretter fire behandlingsgrupper:

1. Vært-Pristine: C. elegans dyrket i det uberørte miljø uden P. aeruginosa

2. Værtforurenet: C. elegans dyrket i det forurenede miljø uden P. aeruginosa

3. Microbiom-Pristine: P. aeruginosa dyrket i det uberørte miljø uden C. elegans

4. Mikrobiom-forurenet: P. aeruginosa dyrket i det forurenede miljø uden C. elegans

Derudover havde vi to interaktionsgrupper:

5. Co-Culture-Pristine: C. elegans og P. aeruginosa dyrkes sammen i det uberørte miljø

6. Samkultur-forurenet: C. elegans og P. aeruginosa co-dyrket i det forurenede miljø

Dataindsamling og -analyse:

For hver behandlings- og interaktionsgruppe målte vi forskellige fitnessindikatorer, herunder væksthastighed, levetid, frugtbarhed og stresstolerance. Vi karakteriserede også bakteriesamfundene forbundet med ormene ved hjælp af DNA-sekventering. Statistiske analyser blev udført for at bestemme virkningerne af vært-mikrobiom-interaktioner, miljøforhold og deres interaktioner på fitness-resultaterne.

Resultater:

Vores resultater afslørede, at samspillet mellem C. elegans værter og P. aeruginosa mikrobiom signifikant påvirkede deres tilpasning til forskellige miljøer. Når de dyrkes sammen i det uberørte miljø, udviste de co-dyrkede orme højere kondition sammenlignet med enten vært eller mikrobiom alene. Denne positive interaktion blev tilskrevet forbedret næringsstofudnyttelse og forbedret forsvar mod specifikke stressfaktorer. Men i det forurenede miljø havde tilstedeværelsen af ​​P. aeruginosa en skadelig effekt på værten, hvilket førte til nedsat kondition. Desuden var selve mikrobiomsammensætningen dynamisk og varieret afhængigt af miljøet og værtens tilstedeværelse.

Konklusion:

Vores eksperimentelle demonstration understreger den dybe rolle, værts-mikrobion interaktioner spiller i bestemmelsen af ​​miljøtilpasning. C. elegans og P. aeruginosa bidrager i fællesskab til fitnessresultater afhængigt af den miljømæssige kontekst. Disse resultater bidrager til en dybere forståelse af de indviklede forhold mellem værter og deres mikrobielle symbionter i udformningen af ​​økologiske tilpasninger